转录调控涉及特异的转录调节蛋白与转录调控区DNA之间的相互作用

转录水平的调控是最有效最经济的调控,转录起始是基本控制点。

一、原核生物转录调控

操纵子是原核生物基因转录调控的基本单位

操纵子:指原核生物中由若干功能相关的结构基因(编码序列,2个以上)和控制这些基因表达的调控序列(包括操纵序列、启动序列和调节序列)所构成的一个完整的连续的转录协调单位。

启动序列:是RNA聚合酶结合并启动转录的特异DNA序列。通常位于转录起始点上游-10及-35区域 

操纵序列:阻遏蛋白的结合位点,当操纵序列与阻遏蛋白结合时，会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻碍转录。

阻遏蛋白:是一类由调节基因编码，在转录水平对基因表达产生负调控作用(关闭基因表达活性)的蛋白质。

（一）原核生物转录调控的特点

(1)RNA聚合酶的σ因子识别结合启动序列

(2)普遍存在阻遏蛋白的负调控机制

(3)以操纵子模式调控普遍存在

(二).   原核生物转录起始调控（以乳糖操纵子为例）

乳糖操纵子：指大肠杆菌及其他肠道菌科细菌负责编码分解代谢乳糖所需要的酶基因的一个转录单位。

大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶，分解乳糖的酶是诱导酶。组成酶优先作用，当环境中既有葡萄糖又有乳糖时，大肠杆菌优先利用葡萄糖，待葡萄糖消耗完后才开始利用乳糖。

1、乳糖操纵子的诱导型调控（诱导表达）

• 乳糖操纵子的转录调控机制：受阻遏蛋白和CAP的双重调节

CAP是一种分解代谢基因激活蛋白，又称cAMP受体蛋白, 具有与cAMP和DNA结合的结构域。它与cAMP结合成为CAP-cAMP二元复合物后可增强与DNA结合的能力。当它结合到CAP结合位点后，可直接与RNA聚合酶作用并改变启动序列的DNA结构而启动转录。

1)、阻遏蛋白的负性调节

（1）有葡萄糖无乳糖存在时，阻遏蛋白结合在操纵基因上，阻止结构基因的转录，此时基因关闭不表达。

（2）单纯乳糖存在时(无葡萄糖)，乳糖转化为异乳糖，异乳糖与阻遏蛋白结合，导致阻遏蛋白变构，不能与操纵基因结合，结构基因的转录，此时基因开放表达。

2）、CAP的正性调节

CAP与DNA结合的能力与cAMP浓度密切相关，而cAMP的浓度与葡萄糖的分解代谢相关。

3）. 协同调节

有乳糖无葡萄糖时表达最强

2、色氨酸操纵子的阻遏型调控（阻遏表达）

通过转录衰减作用进行阻遏

转录衰减作用：为原核生物基因表达调控的一种方式，是在转录终止阶段通过衰减序列所编码的前导肽的翻译速度来促进已经开始转录的mRNA合成终止的一种调控方式。

二、真核生物转录调控

真核生物基因表达调控类型根据其性质可分为两大类：瞬时调控(可逆性调控)和发育调控(不可逆调控)

(一)真核生物转录调控的特点

1、RNA聚合酶不能直接识别启动子启动转录。

2、正性调节占主导

3、活性染色体结构变化：对核酸酶敏感 、DNA拓扑结构变化 、DNA碱基修饰变化 、组蛋白变化 

（二）真核生物转录前的调控

包括染色体水平调控、染色质水平调控和DNA水平调控。

活性染色质状态：指结构松散的常染色质，具有转录活性。

（三）、真核生物转录水平的调控

真核生物基因组中无操纵子结构。 RNA聚合酶不能直接识别启动子启动转录。转录调控主要是通过顺式作用元件、反式作用因子和RNA聚合酶的相互作用实现的。是通过反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成。

• 顺式作用元件是转录起始的关键调节部位，根据其在调控序列上的位置和在转录中的功能、作用方式的不同分为：启动子、增强子、沉默子、反应元件。

• 反式作用因子能直接或间接与顺式作用元件相互作用并影响基因表达。包括刺激转录的正调控反式作用因子和抑制转录的负调控反式作用因子。反式作用因子具有DNA结合域和转录激活域的结构特点。
  

• 典型的DNA结合域有：锌指结构、碱性螺旋-环-螺旋、碱性亮氨酸拉链